c语言常用库函数

article/2025/5/2 14:43:59

c语言常用库函数

1、数学函数

  1. abs
    原型:extern int abs(int x);
    功能:求整数x的绝对值
    说明:计算|x|, 当x不为负时返回x,否则返回-x
  2. fabs
    原型:extern float fabs(float x);
    功能:求浮点数x的绝对值
    说明:计算|x|, 当x不为负时返回x,否则返回-x
  3. sin
    原型:extern float sin(float x);
    功能:计算x(弧度表示)的正弦值。
    说明:x的值域为[-1.0,1.0]。
  4. asin
    原型:extern float asin(float x);
    功能:求x(弧度表示)的反正弦值
    说明:x的定义域为[-1.0,1.0],值域为[-π/2,+π/2]。
  5. cos
    原型:extern float cos(float x);
    功能:求x(弧度表示)的余弦值
    说明:返回值在[-1.0,1.0]之间。
  6. acos
    原型:extern float acos(float x);
    功能:求x(弧度表示)的反余弦值
    说明:x的定义域为[-1.0,1.0],值域为[0,π]。
  7. tan
    原型:extern float tan(float x);
    功能:计算x(弧度表示)的正切值。
    说明:返回x的正切值。
  8. atan
    原型:extern float atan(float x);
    功能:求x(弧度表示)的反正切值
    说明:值域为(-π/2,+π/2)。
  9. atan2
    原型:extern float atan2(float y, float x);
    功能:求y/x(弧度表示)的反正切值
    说明:值域为(-π/2,+π/2)。
  10. sinh
    原型:extern float sinh(float x);
    功能:计算x(弧度表示)的双曲正弦值。
    说明:sinh(x)=(ex-e(-x))/2。
  11. cosh
    原型:extern float cosh(float x);
    功能:求x的双曲余弦值
    说明:cosh(x)=(ex+e(-x))/2
  12. tanh
    原型:extern float tanh(float x);
    功能:求x的双曲正切值
    说明:tanh(x)=(ex-e(-x))/(e2+e(-x))
  13. ceil
    原型:extern float ceil(float x);
    功能:求不小于x的最小整数
    说明:返回x的上限,如74.12的上限为75,-74.12的上限为-74。返回值为float类型。
  14. floor
    原型:extern float floor(float x);
    功能:求不大于x的最达整数
    说明:返回x的下限,如74.12的下限为74,-74.12的下限为-75。返回值为float类型。
  15. exp
    原型:extern float exp(float x);
    功能:求e的x次幂
    说明:e=2.718281828…
  16. fmod
    原型:extern float fmod(float x, float y);
    功能:计算x/y的余数
    说明:返回x-n*y,符号同y。n=[x/y]
  17. modf
    原型:extern float modf(float num, float i);
    功能:将浮点数num分解成整数部分和小数部分。
    说明:返回小数部分,将整数部分存入
    i所指内存中。
  18. frexp
    原型:extern float frexp(float x, int exp);
    功能:把浮点数x分解成尾数和指数。
    说明:x=m
    2^exp,m为规格化小数。返回尾数m,并将指数存入exp中。
  19. ldexp
    原型:extern float ldexp(float x, int exp);
    功能:装载浮点数。
    说明:返回x*2^exp的值。
  20. hypot
    原型:extern float hypot(float x, float y);
    功能:对于给定的直角三角形的两个直角边,求其斜边的长度。
    说明:返回斜边值。
  21. log
    原型:extern float log(float x);
    功能:计算x的自然对数。
    说明:x的值应大于零。
  22. log10
    原型:extern float log10(float x);
    功能:计算x的常用对数。
    说明:x的值应大于零。
  23. pow
    原型:extern float pow(float x, float y);
    功能:计算x的y次幂。
    说明:x应大于零,返回幂指数的结果。
  24. pow10
    原型:extern float pow10(float x);
    功能:计算10的x次幂。
    说明:相当于pow(10.0,x)。
  25. sqrt
    原型:extern float sqrt(float x);
    功能:计算x的平方根。
    说明:x应大于等于零。

2、随机函数

在C语言中,我们一般使用 <stdlib.h> 头文件中的 rand() 函数来生成随机数,它的用法为:

int rand (void);

void 表示不需要传递参数。

C语言中还有一个 random() 函数可以获取随机数,但是 random() 不是标准函数,不能在 VC/VS 等编译器通过,所以比较少用。

rand() 会随机生成一个位于 0 ~ RAND_MAX 之间的整数。

RAND_MAX 是 <stdlib.h> 头文件中的一个宏,它用来指明 rand() 所能返回的随机数的最大值。C语言标准并没有规定 RAND_MAX 的具体数值,只是规定它的值至少为 32767。在实际编程中,我们也不需要知道 RAND_MAX 的具体值,把它当做一个很大的数来对待即可。

下面是生成随机数的一个小小例子:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
int main(){int a = rand();printf("%d\n",a);return 0;
}

随机函数的本质

多次运行上面的代码,我们会发现每次产生的随机数都一样,这是怎么回事呢?为什么随机数并不随机呢?

实际上,rand() 函数产生的随机数是伪随机数,是根据一个数值按照某个公式推算出来的,这个数值我们称之为“种子”。种子和随机数之间的关系是一种正态分布,如下图所示:

C语言随机数和种子之间呈正态分布

种子在每次启动计算机时是随机的,但是一旦计算机启动以后它就不再变化了;也就是说,每次启动计算机以后,种子就是定值了,所以根据公式推算出来的结果(也就是生成的随机数)就是固定的。

重新播种

我们可以通过 srand() 函数来重新“播种”,这样种子就会发生改变。srand() 的用法为:

void srand (unsigned int seed);

它需要一个 unsigned int 类型的参数。在实际开发中,我们可以用时间作为参数,只要每次播种的时间不同,那么生成的种子就不同,最终的随机数也就不同。

使用 <time.h> 头文件中的 time() 函数即可得到当前的时间(精确到秒),就像下面这样:

srand((unsigned)time(NULL));

再次生成随机数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {int a;srand((unsigned)time(NULL));a = rand();printf("%d\n", a);return 0;
}

多次运行程序,会发现每次生成的随机数都不一样了。但是,这些随机数会有逐渐增大或者逐渐减小的趋势,这是因为我们以时间为种子,时间是逐渐增大的,结合上面的正态分布图,很容易推断出随机数也会逐渐增大或者减小。

生成一定范围内的随机数

int a = rand() % 10;    //产生0~9的随机数,注意10会被整除

如果要规定上下限:

int a = rand() % 51 + 13;    //产生13~63的随机数

分析:取模即取余,rand()%51+13我们可以看成两部分:rand()%51是产生 0~50 的随机数,后面+13保证 a 最小只能是 13,最大就是 50+13=63。

产生 13~63 范围内随机数的完整代码:

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main(){int a;srand((unsigned)time(NULL));a = rand() % 51 + 13;printf("%d\n",a);return 0;
}

连续生成随机数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main() {int a, i;//使用for循环生成10个随机数for (i = 0; i < 10; i++) {srand((unsigned)time(NULL));a = rand();printf("%d ", a);}return 0;
}

运行后的结果非常奇怪,每次循环我们都重新播种了呀,为什么生成的随机数都一样呢?

这是因为,for 循环运行速度非常快,在一秒之内就运行完成了,而 time() 函数得到的时间只能精确到秒,所以每次循环得到的时间都是一样的,这样一来,种子也就是一样的,随机数也就一样了。

解决方案:连续输出随机数

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{int a;srand((unsigned int)time(0));//修改种子for (size_t i = 0; i < 10; i++){	a = rand();printf("%d  ", p);}
}

优化解决方案:利用函数控制连续输出随机数的范围

rand%(max-min+1)+min

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <time.h>
int main()
{int a;srand((unsigned int)time(0));//修改种子for (size_t i = 0; i < 5; i++){	a = rand();int p = a % (100 - 1+1) + 1;//设置范围  1-100printf("%d  ", p);Sleep(1500);}
}

3、字符函数

C语言中处理字符、字符串的库函数。

strlen

size_t  strlen( const char*  str);

功能:计算字符串长度,不包含’\0’
返回值:返回字符串的字符数
说明:

  • strlen() 函数计算的是字符串的实际长度,遇到第一个’\0’结束;

  • 参数指向的字符串必须以 ’ \0 ‘结束

  • 函数返回值一定是size_t ,是无符号的

  • 如果你只定义没有给它赋初值,这个结果是不定的,它会从首地址一直找下去,直到遇到’\0’停止

  • sizeof返回的是变量声明后所占的内存数,不是实际长度,此外sizeof不是函数,仅仅是一个操作符,strlen()是函数

strcpy

char* strcpy(char* dest,char* src);

功 能: 将参数src字符串拷贝至参数dest所指的地址
返回值: 返回参数dest的字符串起始地址
说明:

  • 源字符串必须以’\0’结束

  • 会将源字符串的’\0’拷贝到目标空间

  • 目标空间必须可变

  • 如果参数dest所指的内存空间不够大,可能会造成缓冲溢出的错误情况,在编写程序时需特别留意,或者用strncpy()来取代

strncpy

char* strncpy(char* dest,const char* src,size_t num);

功能:拷贝src字符串的前num个字符至dest
返回值:dest字符串起始地址
说明:

  • 如果src字符串长度小于num,则拷贝完字符串后,在目标后追加0,直到num个
  • strncpy不会向dest追加’\0’
  • src和dest所指的内存区域不能重叠,且dest必须有足够的空间放置n个字符

strcat

char* strcat(char* dest,const char* src);

功能: 字符串拼接
返回值:返回dest字符串起始地址
说明:

  • 源字符串必须’\0’结束
  • 目标空间必须可修改
  • strcat() 会将参数src字符串复制到参数dest所指的字符串尾部
  • dest最后的结束字符’\0’会被覆盖掉,并在连接后的字符串的尾部再增加一个’\0’
  • dest与src所指的内存空间不能重叠,且dest要有足够的空间来容纳要复制的字符串

strncat

char* strncat (char* dest,const char* src,size_t num);

功能:将n个字符追加到字符串结尾
返回值:返回dest字符串的起始地址
说明:

  • strncat将会从字符串src的开头拷贝n个字符到dest字符串尾部
  • dest要有足够的空间来容纳要拷贝的字符串
  • 如果n大于字符串src的长度,那么仅将src全部追加到dest的尾部
  • strncat会将dest字符串最后的’\0’覆盖掉,字符追加完成后,再追加’\0’

strcmp

int strcmp (const char* str1,const char* str2);

功能:字符串比较
返回值:若参数s1和s2字符串相同则返回0,s1若大于s2则返回大于0的值,s1若小于s2则返回小于0的值
说明:

  • 判断两个字符串大小1(ASII码 2)长度

  • 区分大小写比较的,如果希望不区分大小写进行字符串比较,可以使用stricmp函数

strncmp

int strncmp(const char* str1,const char* str2,size_t num);

功能:指定长度比较
返回值:同strcmp

strstr

char* strstr(const char* str,const char* substr);

功能:检索子串在字符串中首次出现的位置
返回值:返回字符串str中第一次出现子串substr的地址;如果没有检索到子串,则返回NULL

strchr

char* strchr(const char* str,char c);

功能:查找字符串中第一次出现c的位置
返回值:返回首次出现c的位置的指针,如果s中不存在c则返回NULL

strrchr

char* strchr(const char* str,char c);

功能:查找字符串中最后一次出现c的位置
返回值:返回最后一次出现c的位置的指针,如果s中不存在c则返回NULL

strspn

size_t  strspn(const char* str1, const char* str2);

功能:用来计算str1字符串开始部分匹配str2字符串的字符个数
返回值:返回字符串str1开头连续包含字符串str2内的字符数目。

  • 如果str所包含的字符都属于str2,那么返回str1的长度
  • 如果str的第一个字符不属于str2,那么返回0

strcspn

size_t  strcspn(const char* str1, const char* str2);

功能:用来计算str1字符串开始部分不匹配str2字符串的字符个数
返回值:返回字符串str1开头部分不出现在字符串str2内的字符数目。

strtok

char* strtok(char* str,const char* sep);

功能:根据分隔符将字符串分隔成一个个片段
返回值:返回下一个分割后的字符串指针,如果已无从分割则返回NULL
说明:

  • sep参数是个字符串,定义了用作分隔符的字符集合
  • 第一个参数指定一个字符串,它包含了一个或者多个由sqp字符串中一个或者多个字符分割的标记
  • 第一次调用时将字符串首地址传进去,之后调用不用传地址,内部会有static函数保存指向地址
  • 分隔符不作为输出内容,只做分界符
  • 当strtok在参数s的字符串中发现到参数sep的分割字符时则会将该字符改为’\0’字符
  • 在第一次调用时,strtok必须赋予参数str字符串,往后的调用则将参数s设置成NULL
  • strtok会修改原字符串,所以必须放至栈上

strerror

char* strerror(int errnum);

功能:返回指向错误信息字符串的指针
说明:

必须包含头文件 errno.h

strpbrk

char* strpbrk(const char*  str1, const char* str2);

功能:在字符串s1中寻找字符串s2中任何一个字符相匹配的第一个字符的位置,空字符NULL不包括在内

atoi

int atoi(const char* str);

功能:将字符串转换成整型
返回值:返回转换后的整型数。如果str不能转换成int或者str为空字符串,那么将返回0

说明:

  • ANSI C规范定义了 stof()、atoi()、atol()、strtod()、strtol()、strtoul()共6个可以将字符串转换为数字的函数,可以对比学习
  • 另外在C99/C++11规范中又新增了5个函数,分别是atoll()、strtof()、strtold()、strtoll()、strtoull()

字符分类函数:

int isalnum(int c):检查字符是否为数字或字母;(0~9,a~z,A~Z) 
int isalpha(int c):检查字符是否为字母;(a~z, A~Z) 
int iscntrl(int c):检查字符是否为控制字符;(八进制000~037以及177的字符) 
int isdigit(int c):检查字符是否为十进制数字;(0~9) 
int isgraph(int c):检查字符是否为图形表示,依赖于使用语言的环境;0~9,a~z,A~Z,以及标点符号) 
int islower(int c):检查字符是否为小写的字母;(a~z) 
int isprint(int c):检查字符是否为可打印的;(数字、字母、标点符号、空白字符) 
int ispunct(int c):检查字符是否为标点符号;(! ” # $ % &( ) * + , - . / : ; < = > ? @ [ ] ^ _ ` { | } ~) 
int isspace(int c):检查字符是否为空白字符;(TAB、换行、垂直TAB、换页、回车、空格) 
int isupper(int c):检查字符是否为大写字母;(A~Z) 
int isxdigit(int c):检查字符是否为十六进制数字;(0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F a b c d e f) 

字符转换

int tolower(int c):转化字符为小写字母; 
int toupper(int c):转化字符为大写字母;

http://chatgpt.dhexx.cn/article/qVnaeP6K.shtml

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